Система мононуклеарных фагоцитов в организме человека

Ежедневно примерно половина общего объема крови проходит через селезенку. Макрофаги селезенки выполняют важную функцию по распознаванию и элиминации поврежденных и неполноценных клеток крови. 

 

7. Система мононуклеарных фагоцитов 

    В систему мононуклеарных фагоцитов входят моноциты крови и различные макрофаги (купферовские клетки печени, альвеолярные макрофаги, макрофаги соединительной ткани, клетки Лангерганса, астроциты глии, остеокласты). Все они возникают из гемопоэтической стволовой клетки и проходят ряд стадий: монобласт-промоноцит-моноцит-макрофаг.

    Созревают под влиянием четырех гранулоцитарно-макрофагальных колониестимулирующих факторов (ГМ-КСФ), выделяемых Т-лимфоцитами, фибробластами и макрофагами. В зависимости от последующей локализации макрофаги приобретают специфические структурные и морфологические черты. Они несут на поверхности маркеры: CD14, Fc-рецепторы для иммуноглобулинов, рецепторы для СЗ-компонента комплемента и HLA-DR антигены. CD14 молекулы связывают липополисахариды бактерий вместе с белком сыворотки крови, при активации макрофагов они сбрасываются с клетки.

    Фагоциты обладают развитым лизосомальным аппаратом, где содержится большое количество ферментов.

    Функции макрофагов:

    • фагоцитоз,

    • распознавание и представление (презентация) антигенов,

    • секреция медиаторов системы иммунитета (монокинов).

    Фагоцитоз. Феномен фагоцитоза открыт в 1883 году И. И. Мечниковым.

    Процесс фагоцитоза происходит в несколько стадий:

    Стадия хемотаксиса представляет собой целенаправленное движение макрофагов к объекту фагоцитоза (корпускулярный антиген), который выделяет хемотаксические факторы (бактериальные компоненты, анафилатоксины, лимфокины и т. д.).

    Стадия адгезии реализуется 2 механизмами: иммунным и неиммунным. Неиммунный фагоцитоз осуществляется за счет неспецифической адсорбции антигена на поверхности макрофага. В иммунном фагоцитозе участвуют Fc-рецепторы макрофагов к иммуноглобулинам. В одних случаях макрофаг несет на своей поверхности антитела, за счет которых прикрепляется к клетке-мишени. В других - с помощью Fc-рецептора он сорбирует уже образовавшийся иммунный комплекс за счет свободных Fc-фрагментов антител. Антитела и факторы комплемента, усиливающие фагоцитоз, называют опсонинами.

    Стадия эндоцитоза (поглощения). При этом происходит инвагинация мембраны фагоцита и обволакивание объекта фагоцитоза псевдоподиями с образованием фагосомы. В дальнейшем фагосома сливается с лизосомами и образуется фаголизосома.

    Стадия переваривания. В эту стадию происходит активация лизосомальных ферментов, разрушающих объект фагоцитоза.

    Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз. При завершенном фагоцитозе происходит полное переваривание и бактериальная клетка погибает. При незавершенном фагоцитозе микробные клетки остаются жизнеспособными. Это обеспечивается различными механизмами. Так, микобакгерии туберкулеза и токсоплазмы препятствуют слиянию фагосом с лизосомами; гонококки, стафилококки и стрептококки могут быть устойчивыми к действию лизосомальных ферментов, риккетсии и хламидии могут долго персистировать в цитоплазме вне фаголизосомы. 
 
 

 

7.1 Распознавание и представление антигенов макрофагами 

    В результате фагоцитоза и переваривания антигенов образуется большое количество низкомолекулярных антигенных фрагментов. Часть из них в виде пептидов перемещается на поверхность макрофага.

    Если перевариванию подвергался собственный АГ организма, то он связывается с молекулами HLA I класса (HLA-A, HLA-B, HLA-C). Экзоантигены - пептиды длиной 12-25 аминокислот связываются с молекулами 2 класса (HLA-DR, HLA-DP, HLA-DQ). Только после этого они взаимодействуют с Т-хелперами. Таким образом, макрофаги представляют переработанный антиген Т-хелперам в комплексе со своими HLA антигенами (1-й сигнал).

    Секреция медиаторов иммунной системы (монокинов). Вторым сигналом для активации Т-хелперов является выделение макрофагами интерлейкина I - монокина с многообразным биологическим и пирогенным действием. Кроме этого, макрофаги выделяют другие медиаторы: ИЛ-3, 6, 8, 10, 15, фактор некроза опухоли (ФНО), простагландины, лейкотриены, интерфероны  и , факторы комплемента, ферменты.

    ИЛ-1 и ФНО - основные медиаторы макрофагов, выделяются под действием эндотоксина - липополисахарида многих видов бактерий, индуцируют синтез белков острой фазы воспаления, септический шок. Основным их свойством является провоспалительное действие. Они стимулируют пролиферацию клеток-киллеров, направленных против опухоли, а также непосредственно разрушают многие клетки. ФНО увеличивает продукцию интерферонов, ИЛ-1 и ИЛ-2. Кроме этого, он оказывает и системное действие, в частности усиливает выделение гормонов гипоталамусом.

    В нее входят нейтрофильные, базофильные и эозинофильные гранулоциты (микрофаги). Все они происходят из ГСК через ряд предшественников под влиянием гранулоцитарно-макрофагальных колониестимулирующих факторов. 

 

7.1.1 Нейтрофилы

Нейтрофилы. Составляют 55-60% всех лейкоцитов. Их содержится 2.5-4.5х109/л. Средний срок жизни нейтрофилов - 7 часов. В цитоплазме имеют 3 типа гранул - азурофильные, специфические и С-частицы.

Рис. 1. Нейтрофил сегментоядерый (слева), палочкоядерный (справа), окр. По Романовскому-Гимзе 

Азурофильные гранулы содержат Р-глюкуронидазу, катепсины, кислые и нейтральные протеиназы, миелопероксидазу. В специфических гранулах находятся коллагеназа, лизоцим, белок, связывающий витамин В12. С-частицы имеют кислые гидролазы, протеиназы.

Рис. 2. Специфические гранулы с кислыми гидолазами и протеиназами нейтрофила (схема) 

Нейтрофилы быстро отвечают на различные раздражители и активируются ИЛ-8. Основной их функцией является фагоцитоз чужеродных объектов (бактерий, клеток). При фагоцитозе происходит усиление обмена веществ по гексозомонофосфатному пути с активацией дыхания - респираторного взрыва. Из гранул высвобождаются ферменты, образуются свободные радикалы - супероксид-анион, гидроксильный радикал, синглетный кислород, N0 и другие активные вещества, действующие бактерицидно и мембранолитически. 

Рис. 3. Нейтрофил  и эритроциты

Основные молекулы-маркеры на нейтрофилах следующие: CD-64 (высокоаффинный FcRI-рецептор), рецепторы к Clq, СЗв, С5а компонентам комплемента, рецепторы к эритроцитам барана и мыши, CD32(Fc-RII) и CD16 (Fc-RIII), связывающие агрегированный IgG в иммунных комплексах, много адгезинов.

 

7.1.2 Базофилы

   Рис.4  Модель базофила, созданная по средствам компьютерной графики.

    Базофилы. Участвуют в аллергических реакциях. На поверхности базофилов имеются Fce-рецепторы,

    Рис.5 Базофил Окраска по Романовскому с фиксацией алкоголем.

    

      связывающие IgE. В гранулах базофилов содержится большое количество медиаторов аллергии (гистамин, ееротонин, фактор активации тромбоцитов, простагландины, лейкйтриены, факторы хемотаксиса, гепарин).

    Рис.6 Ещё одна модель базофила.

    

      Эти медиаторы выделяются при дегрануляции базофилов, которая возникает после взаимодействия антитела класса IgE с соответствующим аллергеном. 

7.1.3 Эозинофилы.

    Эозинофилы. Играют большую роль в противопаразитарном иммунитете и аллергии. В крови 1-3%, созревают под действием ИЛ-5. В их гранулах содержится основной белок - цитотоксин и нейроцитотоксин, повреждающие паразитов и собственные клетки организма. Кроме этого, при активации эозинофилов из гранул высвобождается большое количество медиаторов аллергических реакций. Имеют рецепторы для С4, СЗ, СЗb компонентов комплемента, для Fc-фрагментов IgG, IgE.

    Рис.7 Эозинофил. Окраска по Романовскому с фиксацией алкоголем

    

    Тромбоциты - кровяные пластинки, возникают из мегакариоцитов, пролиферацию которых усиливает ИЛ-11. Они участвуют в иммунных и аллергических реакциях.

Рис.8 Эозинофил  слева Эозинофил, окраска по Романовскому с фиксацией алкоголем.

    

    Для тромбоцитов характерны следующие свойства: адгезия к поврежденному эндотелию и другим клеткам, агглютинация, агрегация, секреция медиаторов, а также вязкий метаморфоз, т. е. превращение в аморфную массу.

    Помимо участия в свертывании крови и воспалении, тромбоциты модифицируют иммунные реакции, могут фагоцитировать и убивать бактерии и вирусы. Тромбоциты имеют специфические HLA антигены, а также рецепторы к иммуноглобулинам (IgG, IgE), к СЗ и Clq-компонентам комплемента. Под влиянием иммунных комплексов, факторов активированного комплемента и тромбоцитактивирующего фактора (ТАФ) происходит адгезия (CD 62 Р-селектин) и агрегация тромбоцитов и выделение из них медиаторов.

    В гранулах тромбоцитов содержатся: гистамин, серотонин, простагландины, лейкотриены, ТАФ, лизоцим, р-лизины, лизосомальные энзимы, факторы, стимулирующие фагоцитоз и хемотаксис лейкоцитов, активирующие кининовую и свертывающую систему крови и др. 

Заключение

Клетки cистема мононуклеарных фагоцитов обладают рядом функций, в основе которых лежит их способность к эндоцитозу, т.е. поглощению и перевариванию инородных частиц и коллоидных жидкостей. Благодаря этой способности они выполняют защитную функцию. Посредством хемотаксиса макрофаги мигрируют в очаги инфекции и воспаления, где осуществляют фагоцитоз микроорганизмов, их умерщвление и переваривание. В условиях хронического воспаления могут появляться особые формы фагоцитов — эпителиоидные клетки (например, в инфекционной гранулеме) и гигантские многоядерные клетки типа клеток Пирогова — Лангханса и типа клеток инородных тел. которые образуются путем слияния отдельных фагоцитов в поликарион — многоядерную клетку. В гранулемах макрофаги вырабатывают гликопротеид фибронектин, который привлекает фибробласгы и способствует развитию склероза.

Клетки cистема мононуклеарных фагоцитов принимают участие в иммунных процессах. Так, непременным условием развития направленного иммунного ответа является первичное взаимодействие макрофага с антигеном. При этом антиген поглощается и перерабатывается макрофагом в иммуногенную форму. Иммунная стимуляция лимфоцитов происходит при непосредственном контакте их с макрофагом, несущим преобразованный антиген. Имунный ответ в целом осуществляется как сложное многоэтапное взаимодействие Г- и В-лимфоцитов с макрофагами.

Макрофаги обладают противоопухолевой активностью и проявляют цитотоксические свойства в отношении опухолевых клеток. Эта активность особенно выражена у так называемых иммунных макрофагов, осуществляющих лизис опухолевых клеток-мишеней при контакте с сенсибилизированными Т-лимфоцитами, несущими цитофильные антитела (лимфокины).Клетки cистема мононуклеарных фагоцитов принимают участие в регуляции миелоидного и лимфоидного кроветворения. Так, островки кроветворения в красном костном мозге, селезенке, печени и желточном мешке эмбрионе формируются вокруг особой клетки — центрального макрофага, организующего эритропоэз эритробластического островка. Клетки Купфера печени участвуют в регуляции кроветворения путем выработки эритропоэтина. Моноциты и макрофаги вырабатывают факторы, стимулирующие продукцию моноцитов, нейтрофилов и эозинофилов. В вилочковой железе (тимусе) и тимусзависимых зонах лимфоидных органов обнаружены так называемые интердигитирующие клетки — специфические стромальные элементы, также относящиеся к cистемs мононуклеарных фагоцитов, ответственные за миграцию и дифференцировку лимфоцитов.Обменная функция макрофагов заключается в их участии в обмене железа. В селезенке и костном мозге макрофаги осуществляют эритрофагоцитоз, при этом в них происходит накопление железа в форме гемосидерина и ферритина, которое питом может реутилизироваться эритробластами.

 

Литература

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B3%D0%BE%D1%86%D0%B8%D1%82
2. http://www.toxoid.ru/sistemy-immuniteta/195-s-istema-mononuklearnyx-fagocitov.html
3. http://allimmunology.org/immunologicheskij-slovar/m/makrofagi
4. http://humbio.ru/humbio/immunology/imm-gal/000bd465.htm
5. http://allimmunology.org/immunologicheskij-slovar/s/selezenka
6. http://www.dissercat.com/content/issledovanie-sistemy-mononuklearnykh-fagotsitov-radionuklidnymi-metodami-u-bolnykh-s-zabolev